Võ Thị Sáu sinh năm 1933, về nguyên quán, trên bia mộ chỉ ghi tại huyện Đất Đỏ, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu. Sinh ra trong một gia đình nghèo, cha làm nghề đánh xe ngựa chở khách thuê đi Long Điền, Phước Hải, mẹ buôn bán bún bì chả tại chợ Đất Đỏ, từ nhỏ, cô phải phụ giúp cha mẹ để sinh kế. Năm cô lên 4 tuổi, gia đình cô đã thuê một căn nhà thuộc dãy phố chợ do làng xây dựng để cho thuê mượn. Căn nhà này nay thuộc thị trấn Đất Đỏ, được Nhà nước Việt Nam cho phục dựng để làm nhà lưu niệm về cô.
Năm 1946, cô theo anh trai là Võ Văn Me vào khu kháng chiến, và trở thành liên lạc viên của Đội Công an xung phong Đất Đỏ. Năm 1947, cô chính thức trở thành đội viên Công an xung phong Đất Đỏ khi mới 14 tuổi. Từ đó, cô tham gia nhiều trận tập kích bằng lựu đạn, ám sát các sĩ quan Pháp và Việt gian cộng tác với quân Pháp; đặc biệt là trận tập kích bằng lựu đạn tại lễ kỷ niệm Quốc khánh Pháp ngày 14 tháng 7 năm 1949 tại Đất Đỏ, gây được tiếng vang trong vùng.
Vào tháng 12 năm 1949, trong một chuyến công tác tại Đất Đỏ, cô đã bị quân Pháp bắt được. Một số tài liệu khác ghi cô bị bắt vào tháng 2 năm 1950, sau khi cô và đồng đội dùng lựu đạn tập kích giết chết Cả Suốt và Cả Đay, là hương chức người Việt cộng tác đắc lực với quân Pháp, ở ngay phiên chợ Tết Canh Dần tại chợ Đất Đỏ.
Sau khi bị bắt, cô lần lượt bị đưa đi thẩm vấn và giam giữ tại các nhà tù Đất Đỏ, khám đường Bà Rịa và khám Chí Hòa. Tháng 4 năm 1950, tòa án binh của quân đội Pháp đã đưa cô ra xét xử với tội danh làm chết một sĩ quan Pháp và 23 người Việt cộng tác với Pháp.
Vào thời điểm xử án, cô chưa tròn 18 tuổi, vì vậy các luật sư bảo vệ cô căn cứ vào điểm này để tranh biện nhằm đưa cô thoát khỏi án tử hình. Mặc dù vậy, tòa án binh Pháp vẫn tuyên án tử hình cô. Bản án này đã gây chấn động dư luận, gây ra sự phản đối mạnh mẽ cả tại Việt Nam và ngay tại nước Pháp. Chính vì vậy, chính quyền quân sự Pháp không thể công khai thi hành bản án. Cô tiếp tục bị giam cầm tại khám Chí Hòa cho đến tận giữa tháng 1 năm 1952 thì bị chính quyền quân sự Pháp chuyển ra Côn Đảo để bí mật thi hành án tử hình khi cô đã được 19 tuổi.
Rạng sáng ngày 23 tháng 1 năm 1952, lúc khoảng 5 giờ, cô bị đưa đến văn phòng giám thị trưởng đặt trước sân Banh I để làm lễ rửa tội. Đến 7 giờ sáng, cô bị đưa đến sân Banh III phụ và bị xử bắn tại đây. Thi hài của cô được đưa ra Hàng Dương và được chôn tại huyệt đào sẵn.